正略咨询：十四五”期间，锂电池材料产业发展研究|蓝皮书
本文是《2020材料与化工蓝皮书》行业热点板块中锂电池材料行业的研究，作为新能源材料的重要类型，本文从发展现状、发展趋势分析、发展建议、标杆企业介绍等方面对锂电池材料行业整体情况进行研究分析。
1、锂电池行业发展现状
01.锂电池定义及分类
锂电池是一种可充电电池，又称二次电池或蓄电池，其工作原理是通过锂离子（Li+）在正负极之间的定向移动，实现充电和放电功能。
锂电池种类繁多，根据正极材料不同，可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等；根据电解质不同，可分为液态锂电池和聚合物电池，二者工作原理基本相同，区别在于前者的电解质以液态存在，而后者采用的是固态或胶态的聚合物作为电解质。
02.我国锂电池市场规模
据沙利文统计，我国锂电池市场规模由2014年的645.3亿元增长至2018年的1494.7亿元，年复合增长率达23.4%。随着电子产品不断更新换代、新能源汽车强劲发展以及政府对节能环保要求不断提高，锂电池市场空间有望进一步扩大，2023年市场规模有望达到3294.8亿元。
03.锂电池产业链
锂电池产业链主要由上游参与者、原材料供应商、中游参与者、锂电池生产企业、下游终端客户三部分组成。锂电池上游包括正极材料、负极材料、电解液材料、隔膜等供应商；中游企业为锂电池生产企业，通过加工上游原材料生产出不同规格的锂电池电芯，并根据终端用户的不同需求，提供不同的锂电池电芯、模组、电池包解决方案；下游为用户，根据使用用途不同可分为储能、动力、消费三类。
2、锂电池材料行业发展现状
01.锂电池的材料组成
锂电池材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜四大主要材料，其他材料还包括铝塑膜、导电剂等。
正极材料材质是影响锂电池能量密度和安全性的主要因素，正极材料的采购成本决定了锂电池的总成本。根据沙利文的数据，正极材料占锂电池总成本的30%以上，其次是隔膜、电解液和负极材料。
02. 正极材料行业现状
目前主流电池以磷酸铁锂和三元材料为主，2019年市场占比分别为21.83%和47.62%。两者各有特点，磷酸铁锂原料丰富，价格相对较低，且环保，加之循环性能好、安全性高，在商用车、专用车、储能领域均有优势；三元材料能量密度高，未来在乘用车领域发展潜力大。
国内正极材料市场竞争激烈，主要厂商市场份额排名频繁变化，且企业间差距较小。
2018年，国内正极材料市场份额前三的分别为厦门钨业、湖南杉杉、北大先锋，市场份额分别为8%、7.8%、7.7%；2019年，正极材料出货量前三的公司分别为厦门钨业、天津巴莫、德方纳米，市场份额分别为9.92%、6.44%、6.31%。
03. 负极材料行业现状
锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料两大类。锂电池负极采用活性物质、粘结剂和添加剂制成的糊状黏合剂，然后涂在铜箔两面，经干燥、压延而成。根据活性物质的不同，可分为碳材料和非碳材料。其中碳材料中的石墨是锂离子电池的主要负极材料，具体又可分为天然石墨和人造石墨；非碳材料包括钛基材料、硅基材料等。石墨是较早出现的负极材料，与其他碳材料相比，具有较高的导电性和结晶性，良好的层状结构和充放电电压也非常适合正极材料的脱/嵌运动，目前工艺成熟，成本较低，是一种理想的负极材料。
作为锂电池的核心部分，我国负极材料行业经历了显著的变化，自20世纪90年代以来，我国锂电池负极材料自诞生以来大致经历了三个发展阶段。
近年来，我国新能源汽车产业发展迅速，其中新能源纯电动汽车增长明显。新能源纯电动汽车产销的爆发式增长推动了动力锂电池相关产业的快速发展。由于动力锂电池市场需求的大幅增加，带动了锂电池负极材料的市场需求大幅增加。2014年至2018年，我国锂电池负极材料市场规模由33.2亿元迅速增长至109.7亿元，年复合增长率高达34.8%。
随着全球新能源汽车需求持续增长，作为全球动力锂电池主要供应商，宁德时代、比亚迪等中国锂电池企业销售规模将持续增长。此外，随着新一代通信技术的发展，3C数码电子产品应用领域将进一步扩大，带动3C数码锂电池需求量增加，改变近几年的增长趋势。受益于锂电池下游需求的持续提升，未来5年中国锂电池负极材料市场规模将保持25.7%的年复合增长率，预计2023年将增长至346.5亿元。
负极材料市场竞争格局基本稳定，BTR为龙头企业。从全球来看，主流负极材料公司分布在中国和日本，整体表现为寡头垄断局面。根据 Bank数据，2019年BTR占据负极材料市场的22%，BTR、上海杉杉、江西紫辰三家企业合计占据整个负极市场的60%左右。
04.锂电池隔膜材料行业发展现状
锂电池隔膜是锂电池正负极之间的一层薄膜，锂电池发生电解反应时，锂电池隔膜可以起到隔离正负极，防止短路的作用，同时又能让电解液离子自由通过，是锂电池的关键部件之一。
锂电池隔膜按物理化学性质可分为织造膜、无纺布膜（无纺布）、微孔膜、复合膜、卷状膜等；按应用领域可分为动力锂电池隔膜、数码锂电池隔膜和其他功能隔膜；在新能源汽车、储能电站、航空航天、医疗电子产品等领域，锂电池隔膜应用最为广泛。
在锂电池的关键零部件中，锂电池隔膜技术壁垒较高，长期依赖进口，是中国最后实现国产化的产品。中国锂电池隔膜行业经历了进口依赖、技术积累、快速发展的时期，经过不断发展，中国企业生产的锂电池隔膜性能逐步提升，得到了行业的广泛认可，国产化率稳步提升。
新能源行业的快速发展带动了锂电池行业的快速发展，作为锂电池四大关键材料之一的锂电池隔膜市场需求持续上升。
锂电池隔膜属于重资产、技术密集型行业，目前国内多家厂商不断加大研发投入、扩大锂电池隔膜产能，兴源材料、金辉高科、中科科技、沧州明珠等公司均已实现锂电池隔膜产业化，迅速占领国内锂电池隔膜市场，并向多家国际锂电池厂商批量供货。
与此同时，锂电池隔膜行业两极分化趋势也十分明显，低端锂电池隔膜市场集中度低、竞争无序，市场饱和，参与者以中国企业为主；高端锂电池隔膜市场产品质量要求高、技术壁垒高，市场参与者以日韩厂商及少数国内龙头企业为主。
未来不具备自主研发能力的锂电池隔膜企业竞争力将逐渐下降，发展空间将逐渐缩小。掌握锂电池隔膜核心技术、产品性能稳定的企业市场份额将逐渐提升。能够扩大产能、占据先机、降低产品生产成本、拥有高技术水平的锂电池隔膜企业将在未来发展中占据先机。落后企业将退出，龙头企业强强联合的局面将逐渐形成并趋于稳定。
05.锂电池电解质材料行业发展现状
电解液一般由高纯度有机溶剂、电解质锂盐、添加剂等原料按一定比例组成，一般情况下有机溶剂比例在80-90%范围内，电解质锂盐比例在8%左右，添加剂比例在5-10%，具体比例根据下游客户需求而定。我国锂电池电解液行业经历了依赖进口、国产替代、国际化阶段，经过不断发展，国内企业生产的锂电池电解液性能逐步提升，得到了行业的普遍认可，国产化率稳步提升，逐步走向国际市场。
动力电池是电解液最大的下游应用领域。受益于新能源汽车产业的发展，国内动力电池需求不断上升，带动锂电池电解液发展。我国锂电池电解液市场规模由2014年的13.2亿元增长至2018年的26.7亿元，年均复合增长率为19.3%；2014年至2017年市场规模大幅增长，2018年市场规模有所下滑。
主要原因有两点：一方面，受新能源汽车补贴退坡影响，动力电池企业成本压力传导至上游材料企业，迫使电解液企业降价；另一方面，由于电解液主要原料六氟磷酸锂产能已达2.9万吨左右，远超当年需求量，六氟磷酸锂价格下跌，带动电解液价格下跌。这两点因素叠加，再加上电解液行业本身处于产能过剩状态，导致企业陷入价格战泥潭，利润空间压缩。
我国电解液行业集中度高、龙头效应明显，电解液企业呈阶梯状分布，天赐材料、新洲邦、国泰华荣等龙头企业凭借产能、技术优势处于第一梯队；第二梯队及以下电池企业技术、规模优势较弱，存在配方、添加剂研发外包给供应商的情况。
随着电解液价格大幅下跌，产品毛利持续下滑，大型电解液企业通过布局上游、控制原材料成本等方式降低电解液价格，取得成本优势和规模优势，抢占更多市场份额。而中小企业规模小，生产成本高，产品同质化问题严重，无法与大公司在价格和客户资源上竞争，因此在价格战中遭受损失，被迫退出行业。行业进入洗牌阶段。
3、锂电池材料行业发展趋势
01. 洞察正极材料趋势
磷酸铁锂（LFP）具有性价比、安全性优势，三元材料具有高能量密度优势，从生产技术进步的发展趋势和行业竞争格局来看，三元电池仍是未来动力电池的主要技术路线。
一方面，续航焦虑是困扰新能源汽车发展的主要问题，解决之道就是提高电池的能量密度，三元电池这一技术指标的提升空间目前优于铁锂电池。技术研究人员通过提高电池正极材料中镍的占比、固态锂电池技术的研发，让我们看到了解决这一难题的希望。
另一方面，参考生产技术发展的历史经验，虽然新技术在替代旧技术的初期会面临成本高、产品性能不稳定、用户消费惯性、信任成本等诸多问题，但技术变迁的过程基本不可逆，随着产能释放、技术工艺的逐渐成熟以及新产品渗透率的提升等规模效应的显现，上述问题都将得到解决。
三元材料按照镍钴锰三元素比例不同可以分为111、523、622、811等，此外还有镍钴铝三元NCA（常见比例为8:1.5:0.5）。镍含量越高，材料的克容量越高，对应的电池模组能量密度也就越高，但对应的工艺难度也更大，安全挑战也更高。
从成本角度看，原料成本占三元材料近90%，原料中钴价格波动较大，成本占比高，对比钴含量由12.2%降至6.1%，每千瓦时需求量由212g降至91g，材料成本优势显著。
随着高镍三元技术不断完善和规模化，其成本优势和能量密度优势将更加凸显。据高工锂电数据，2020年上半年我国三元材料出货量8.6万吨，其中NCA8系占比17.3%，同比增长4.5个百分点。
磷酸铁锂将凭借其性价比和安全优势在储能、低续航乘用车等领域焕发新的活力，并持续向中、高续航汽车渗透。磷酸铁锂具有稳定的橄榄石结构，热失控温度高，循环稳定性好，安全性能好；同时由于磷酸铁锂不含钴等贵金属，价格低廉，具有显著的成本优势。
在储能领域，对能量密度的要求相对较低，但对安全性和成本的敏感性较高，磷酸铁锂具有显著优势；5G基站储能是代表性的例子，公开招标的大多是磷酸铁锂电池。在乘用车续航里程300-400km以内时，磷酸铁锂的能量密度足够，将凭借其性价比、安全性优势抢占市场份额，并继续向续航里程400km以上的车型渗透。
此前在补贴政策的推动下，三元电池凭借高能量密度迅速占领补贴较多的市场；后补贴时代，磷酸铁锂有望回暖。从2020年工信部乘用车推广目录来看，磷酸铁锂乘用车占比明显高于2018年、2019年；专用车中磷酸铁锂占比也在明显提升；在乘用车领域，出于对安全性更高的要求以及大容量电池成本的考虑，磷酸铁锂一直是主要选择。
02. 洞察负极材料趋势
随着国家对新能源纯电动汽车补贴退坡、补贴门槛进一步提高，纯电动汽车企业对高能量密度动力电池的需求不断增加。作为影响电池性能的核心材料之一，锂电池负极材料的性能和技术要求也随之提高。随着高端负极材料越来越受追捧，占据主要市场份额的龙头公司有望提升负极材料业务的盈利能力，提高行业整体盈利水平。
目前石墨负极材料性能正逐步接近理论值，新型负极材料产业化蓄势待发。作为目前主流的负极材料，石墨负极材料能量密度理论上限为100μg/g，而行业龙头企业产品均能达到100μg/g，材料性能提升空间十分有限。考虑到政府对动力锂电池性能要求的不断提升以及补贴政策向高能量密度产品的倾斜，新型高端负极材料需求凸显。
在新型负极材料中，硅基负极材料因具有极高的能量密度（理论比容量为104.5g/g，远高于传统石墨负极材料）、较低的脱锂电位以及相对优异的安全性能，是各大锂电池负极材料公司研发下一代负极材料的主流方向。硅碳负极材料是通过改进硅基材料缺陷而得到的材料，被视为硅基负极材料产业化的主要路线。
目前，国内锂电池负极材料厂商不断加强硅碳负极材料的研发和生产规模，行业龙头企业也逐步具备硅碳负极材料产业化能力。相较于石墨负极材料，硅碳负极材料的市场价格超过15万元/吨，是高端人造石墨负极材料的两倍，硅碳负极材料业务的毛利率明显高于传统负极材料业务。
因此硅碳负极材料规模产能较大的公司拥有较大的利润空间。对于国内锂电池负极材料行业而言，新型负极材料的产业化和广泛应用，有利于淘汰技术落后、主要靠价格竞争的低端负极材料厂商，推动行业提升在新材料领域的研发动能，提高行业整体盈利能力，促进行业持续健康发展。
03. 洞察隔膜材料趋势
锂电池隔膜的生产工艺有干法和湿法两种，干法工艺简单、成本低、环保，但产品性能相对较差，更适用于低功率、低容量的电池。相比较而言，湿法隔膜工艺相对复杂、成本高、易造成环境污染，但湿法隔膜产品性能更佳，适用于高功率、高容量的电池。总体来看，湿法隔膜在性能和安全方面较干法隔膜有明显优势，更能适应目前锂电池向高能量密度发展的趋势。
目前，我国锂电池隔膜行业在湿法工艺上已经取得了一定的进展，2006年，中国兴源材料股份有限公司自主突破并掌握了湿法工艺技术，建立了湿法锂电池隔膜生产线。此后，随着我国锂电池隔膜湿法工艺技术的不断突破，湿法锂电池隔膜的市场份额逐渐扩大，2017年以后，我国湿法锂电池隔膜市场份额超过干法锂电池隔膜，2018年，我国湿法锂电池隔膜市场份额达到65%。
在政策引导和市场需求推动电池技术标准不断提升的情况下，湿法隔膜更能适应行业的技术进步和发展。湿法隔膜比干法隔膜具有更高的技术壁垒，掌握湿法技术可以促进产品性能的提升，湿法技术的发展将提升锂电池隔膜行业的竞争力，为锂电池隔膜行业更好的发展提供支撑。
04. 洞察电解质材料趋势
电解液产品呈现紧跟电池技术发展步伐的趋势。自2016年以来，普通磷酸铁锂电池、锰酸锂电池因能量密度低、适用温度范围窄等性能缺陷逐渐退出主流电池舞台，相关电解液产品也呈现明显降价趋势；随着下游新能源汽车政策对所用电池的能量密度、续航能力等性能提出更高要求，耐高温、高压、阻燃的新型动力电池成为新的发展趋势，对电解液的需求更加多样化，要求更加细致。
需求的多样化导致定制化电解液尤其是高端电解液产品的需求进一步增加，电解液厂家往往需要根据不同用户的使用环境、能量密度、使用寿命等要求定制不同的电解液配比和添加剂，定制化产品往往能为下游客户带来更高的黏度。
新洲邦、国泰华荣等龙头企业积极拓展动力锂电池添加剂产能，研发自己的添加剂配方，以满足下游企业日益增长的定制化需求，获得更多高粘度客户。但定制化电解液产品对企业的技术、规模、资质等要求非常高。
电解液的定制化需求更多体现在添加剂上，不同的添加剂会对电解液的性能产生很大的改变，因此电解液企业主要通过改变添加剂的配方来生产不同要求的定制化产品。但添加剂的技术壁垒较高，对企业的研发能力要求极高。另外电解液属于高风险化学品，储运条件极其苛刻，能否与有定制化需求的下游客户建立稳定的供货关系需要公司研发部门与市场营销等职能部门的高度协同。为适应下游的定制化需求，获取更多粘性的下游客户，电解液企业必须提升自身的研发能力、储运能力、部门协同能力，才能在未来定制化趋势越来越明显的情况下取得竞争优势。
电解液产品定制化趋势的不断增强，将促使企业走出恶性价格竞争的泥潭，更加注重技术改进和与下游客户建立稳定的关系，有利于提升整个行业的技术水平，增加下游客户的粘性，从而获得更强的与下游企业的议价能力，促进整个电解液行业的升级发展。
四、发展建议
1、产业链上下游企业共同推动技术创新
除了动力电池巨头和上游电池材料厂商，新能源车企也是动力电池新技术研发的主力军。特斯拉是全球电动化的领军企业，一直与松下合作研发动力电池，其规划是2020年实现电芯密度385Wh/kg，2025年实现500Wh/kg。 CATL对能量密度的追求始终是“稳、准、快”，从CATL 2017年技术展望中可以看出，2020年之前公司目标基本实现，2019年实现量产，单电芯能量密度304Wh/kg。2020年之后，CATL对电芯能量密度的规划与国家步调相对一致。
对于电池电池，改善能量密度的本质在于在短期内提高正极和负电极材料的特定能力，并在材料的元素组成中改善现有系统的能量密度十年来，开发新系统，例如固态电池和锂/锂 - 硫磺电池，正成为领先公司技术创新的重点。
特斯拉（Tesla）致力于无钴的过程。转化率，阳性电极材料中钴的质量比例约为5％）。
中国的能量是第一个介绍无钴电池的概念。 NMX电池电池与NMX的电池相当。
LG Chem，Catl，Byd，Gem， High-Tech，技术和 都部署了NCMA，正在共同努力研究NCMA 材料，预计将在2022年使用NCMA 推出新的型号。 NCMA电池为265Wh/kg。
2.提高技术并降低成本
从电池组的成本结构的角度来看，电池电池的成本最大，进一步分解了电池的成本，发现正电极的材料是最大的电池材料的成本占用量的材料，使电池的正面材料最大。由于大规模的生产，市场供求关系基本上是稳定的，因此，大量削减价格的可能性很小，因此找到了新的材料，而新的过程已成为成本降低的新方向。公司。
5.基准企业
特斯拉：降低成本和提高成本的最终追求者
在早期的最终降低成本和效率的提高，它与松下的人合作开发了高能密度的电池，并且是世界上第一个使用硅 - 碳负电极和NCA阳性电极的汽车公司。 REE，单晶，新的电解质添加剂和硅纳米线都具有相关的专利。
CATL：行业创新领导者
技术创新驱使领导者加速增长，尽管CATL是中游电池制造商，但对上游锂电池材料有深刻的了解。材料和技术，导致该行业共同发展，并且是该行业技术进步的最大受益者。
BTR：负电极材料中的先驱
BTR是2000年负电极材料的技术突破，BTR掌握了天然石墨的球体化技术，并意识到自然石墨在一个fell swoop中的本地份额在自然石墨市场中的股票占有一致。和索尼。
：电解质添加剂增加产品的增加价值
在电解质场中有一个宽阔的布局。
在电解质添加剂方面，在2014年获得了 ，这是一种主流的家用电解质添加剂，并进入了膜形成的添加剂VC和FEC的领域，目前是其子公司的VC生产能力。南东是1,000吨/年。
电解质添加剂是公司产品差异的核心，可以增强电解质产品的高级价值。 IUM-ION电池。
宝石：高尼克尔，低铜前体材料的先驱
宝石在三元前体领域具有优势。
在NCMA 材料的开发中，GEM具有先进的优势和核心技术。 Obalt 材料并形成了高技术障碍。
主要内容概述（摘录）